KR920008800B1 - Cnc 선삭기 - Google Patents

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KR920008800B1
KR920008800B1 KR1019860003428A KR860003428A KR920008800B1 KR 920008800 B1 KR920008800 B1 KR 920008800B1 KR 1019860003428 A KR1019860003428 A KR 1019860003428A KR 860003428 A KR860003428 A KR 860003428A KR 920008800 B1 KR920008800 B1 KR 920008800B1
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이 콤프톤 로날드
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크로스 컴퍼니
죠하네스 아. 부이테베그
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Abstract

내용 없음.

Description

CNC 선삭기
제1도 및 제2도는 본 발명의 원리를 설여하려는 목적에 유용한 복소표면(complex surface)의 개략도로서, 각각 단부도(端部圖) 및 종단면도이다.
제3도는 제1도와 제2도로 나타낸 표면의 수학적 정의를 나타내며,
제4도는 절삭위치의 수학적 정의가 제3도에 의해 도시된 부품표면의 수학적 정의와 상호 관련하는 제3도와 유사한 도면.
제5도는 대표적인 복소선삭(complex turning)작용을 설명하는 데 있어서, 제4도와 관련하여 유용한 개략도.
제6도는 본 발명의 원리를 구체화하는 기계의 일반적인 블록 개략도.
제7도는 제6도에서 화살표 7-7의 방향으로 일반적으로 취한 확대도.
제8도는 기계의 일부의 부분적으로 절단한 정면도이며, 제6도에서 화살표 8-8의 방향으로 취한 것으로 생각할 수 있고,
제9도는 제8도의 화살표 9-9의 방향으로 일반적으로 취한 예시적인 부분절단 부분확대도.
제10도는 제9도의 화살표 10-10의 방향으로 일반적으로 취한 횡단면도.
제11도는 거숭부품의 상세도, 제12a, b, c도는 함께 고려하여야 하며 제6도의 일부를 더 상세히 예시하는 블록 다이어그램을 구성한다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 선삭기 42 : 작업편(부품)
44 : 스핀들축 48 : 스핀들
56 : 절삭공구 72 : 선형모우터
80 : 폐루우프 제어시스템 82 : 절삭헤드
본 발명은 일반적으로 선삭기(turning machine)에 관한 것이며 구체적으로는 피스톤과 같은 작업편(부품)의 복소선삭에 적합토록 된 새롭고 독특한 CNC 선삭기에 관한 것이다.
공지의 선삭기의 예는 공동 양도된 1975년 3월 11일 발행된 미국특허 제3,869,947호 ＂피스톤 선삭기＂에 예시되어 있다. 이 특허에 명시된 선삭기에서 선삭시킬 부품, 예를들면, 피스톤은 알맞게 척에 걸려 적당한 속력으로 그의 축에 대해 회전한다. 절삭공구(cutting tool)는 회전하는 부품(작업편)을 따라 통로를 만들고 외부부품표면, 즉 피스톤 스커어트를 기계가공하도록 배열되어 있다. 절삭공구가 부품을 따라 그의 축상통로를 만듬으로써, 절삭공구의 방사상위치는 연속적으로 부품의 회전과 상관하여 원하는 형상을 생성시킨다. 이 상관성은 캠(cam)과 활로워(follower)시스템에 의해 달성된다. 이러한 시스템은 부품에 편심 및 테이퍼 즉 복소선삭을 부여할 수 있다. 환언하면, 피스톤의 경우에 시스템은 원하는 형태에 따라 원형이나 아니면 타원형 단면의 일직선이거나 아니면 테이퍼진 스커어트를 생산할 수 있다.
이러한 선삭기는 다수의 동일한 부품을 만드는데 아주 적합하다. 그러나, 만일 다른 형상의 부품을 선삭(旋削)시키려면 기계를 변환시키기 위해 일시 정지시켜야 한다. 이러한 정지가 일어날 때 기계는 가동상태에서 제거되고 정밀부품이 수반되는 통상적인 경우에 새로운 캠과 활로워가 원하는 정밀도를 내도록 하기 위해 주의를 해야한다. 새로운 캠의 조립시간도 총기계 비가동시간에 가산된다.
피스톤 스커어트상에서 행해지는 형식의 선삭작동은 전형적으로 피스톤에 대하여 비교적 높은 회전속력을 수반한다. 상기한 캠과 활로워형 시스템에서는 기계의 동력학과 메카니즘은 캠을 추적하는 활로워의 능력을 제한할 수 있다
따라서 캠표면 형태에 있어서의 작은 변화들을 추적하기 어려우므로 소정의 생산율에 따라 이러한 장치에 기계가공될 수 있는 부품의 최종 정밀도는 불가피하게 제한된다. 피스톤선삭 작동에 있어서 절삭공구헤드(tool head)의 방사상 위치를 제어하기 위한 또다른 종전기술은 1980년 5월 13일 발행된 미국특허 제4,203,062호, ＂기계절삭공구 제어시스템＂에 개시되어 있다. 이 시스템은 절삭공구를 구동하는 선형모우터의 활성화(energization)를 제어하는 에러신호를 생산하기 위해 절삭공구의 현위치를 나타내는 위치신호와 프로그램된 위치신호를 비교하는 피이드백 루우프를 가진 컴퓨터 수치제어를 사용한다.
본 발명은 종래 기계를 능가하여 많은 이점을 지니는 새롭고 개선된 선삭기에 관한 것이다.
한 가지 중요한 이점은 존 발명은 부품형태를 정의하는 수치입력데이타를 사용합으로써 기계적인 캠 및 활로워형 시스템을 없앨 수 있다는 것이다. 이 데이터는 선삭동안에 언제나 절삭공구위치를 제어하는 적당한 지령을 발생시키는 CNC 시스템에 의해 작용된다. 이와 같이, 본 발명의 원리를 구체화하는 선삭기는 기계의 성능에 대한 결정적인 한계를 입증한 종전 캠 및 활로워시스템의 기계동력학에 의해 제한되지 않는다.
왜냐하면 제어데이타는 캠과 같은 기계적 모델로서 보다는 본 발명에서와 같은 전자적 형태로 구체화되기 때문에 부품형태가 변화되어야 할 때 요구되는 정교한 기계적 변환이 없다. 오히려, CNC는 새로운 부품에 대한 새로운 부품 프로그램(part program)을 갖추고 있으며 절삭공구의 제어를 위한 적당한 지령을 발행하는 새로운 부품 프로그램 데이터에 자동적으로 작용한다.
더욱이, 기계적 캠과 활로워의 배제로, 본 발명은 부품의 고속선삭에 있어서 더욱 고도의 정밀도를 달성시키는 기회를 제공한다.
많은 상이한 크기의 부품을 취급할 수 있기 때문에 선삭기의 다변성이 상당히 향상된 것 뿐만 아니라 개선된 효율 및 정밀도의 잠재성으로 상당한 생산성 향상도 당해발명에 의해 가능하게 된다.
CNC 시스템을 절삭공구에 적용하는 일반적인 아이디어는 물론 공지되어 있다. 예를들면 CNC 선반(lathes)은 대표적인 상용제품이다. 그러나, 피스톤 선삭기와 같은 고속선삭장치와 관련하여, CNC 기술의 응용은 지금까지 절삭공구의 위치설정을 위한 메카니즘에 있어서의 근본적으로 기계적인 제한 때문에 비실용적일 수 밖에 없었다.
이를테면 부품이 몇천 RPM으로 선회해서 타원형 단면형상을 형성해야 하는 상황을 가정하자. 절삭공구는 부품이 한번에 완전한 회전에 대하여 다른 부품이 방사상으로 두 번 왕복운동하도록 하여야 한다. 피스톤이 2400RPM으로 회전하는 경우에, 이것은 절삭공구가 80Hz의 주파수에서 정확하게 제어된 선형진동을 실행하는 것이 요구됨을 의미한다.
예를들면 만일 이 속력으로 0.07인치 방사상이동을 추적하는데 공구의 가속도가 요구된다고 가정하면, 가속도는 37피이드/초2가 된다. 이러한 반응크기를 달성하기 위해 진동하는 절삭공구와 관련된 질량은 작아야 한다. 절삭공구를 포함하는 질량은 이 진동운동을 실행하고 있음과 동시에 회전하는 부품을 가진 절삭공구의 상호작용에 의해 부과된 하중을 받고 있다. 기대한 진동주파수에서 만족스러운 반응을 달성하기 위하여 절삭공구와 관련된 질량을 최소화시켜야 할 필요와 최소 정지마찰 및 운동마찰로 이것을 정확하게 선형으로 안내할 필요는 절삭공구와 그의 관련 질량이 원하는 부품외형이 달성될 수 있도록 절삭공구채터(tool chalter)및/또는 편향(defflection)과 같은 원하지 않는 영향을 받지 않고 그들에 부과된 하중에 반작용하도록 튼튼하게 설치 및 지지되어야 하는 필요와 외견상 불일치한다.
더욱이, 많은 부품들이 축상 테이퍼를 포함하는 복소윤곽(comlpex contour)이기 때문에 이러한 테이퍼를 또한 통상적으로 고려해야 한다.
따라서, 본 발명의 또다른 측면은 절삭공구를 진동시키는 기계적 메카니즘을 위한 새롭고 독특한 구조를 수반한다. 새롭고 독특한 특징 중에는 절삭공구에 진동운동을 부여하는데 이용하는 원동기(prime mover), 절삭공구 캐리지의 설치 및 캐리지를 절삭헤드로 안내하기 위한 배열들이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 원동기는 때때로 음성코일 모우터(voice coil motor)로도 일컫는 선형모우터로 이루어진다. 이 원동기는 빠른 반응을 위한 저관성 전기자(low inertia armature)를 가지며 절삭공구가 선회하는 부품과 상호작용할 때 절단하중에 대항하는 충분한 힘을 미치면서 정확한 운동을 할 수 있다.
절삭공구 캐리지는 모우터 전기자에 의해 작동된다. 헤드상에 캐리지가 튼튼하면서 저마찰로 장착되는 것은 또한 정확한 부품이 지속적으로 생산되도록 하기 위해 원하는 진동작용을 가능케 하면서 절삭하중에 반작용하는데 도움을 준다.
본 발명의 또다른 측면은 CNC 시스템과 기계의 특정한 기계적인 메카니즘간의 협력관계에 관련된다. CNC 작용의 일부는 선회하는 부품의 페루우프 제어에 기여하여, 이로써 부품의 절삭공구에 대한 상대축위치와 그의 회전축에 대한 부품의 회전위치가 언제든지 정확히 제어되고 알려진다.
CNC는 음성코일 모우터 및 따라서 절삭공구의 방사상진동을 제어하는데에 사용하기 위한 상호 관련된 지경을 발하기 위하여 전술한 페루우프 제어와 관련하여 부 품 프로그램을 행한다. 이들 지령은 타원형 윤곽을 기계가공시킬 때 음성코일 모우터로 하여금 부품의 각 회 전당 절삭공구의 두배의 진동을 생성하기 위하여 지령을 적당한 형태로 번역하는 위치프로화일 컴퓨터에 고속 데이터링크에 의해 전달된다.
위치프로화일 컴퓨터는 절삭공구의 방사상위치에 제공된 시스템이며 그것은 절삭공구위치에 대한 페루우프 제어의 일부를 형성한다.
이 후자의 폐루우프 제어에 피이드백 신호를 제공하는 각종 센서는 음성코일 모우터 및 캐리지와 관련되어 있다. 이들은 모두, CNC로부터의 디지털데이타와 각종 센서로부터의 피이드백신호가 절삭공구의 원하는 진동을 생성하는 음성코일 모우터에 대한 제어전류를 생성시키기 위해 적당히 처리되도록 작용상 관련되어 있다.
따라서, 제공된 시스템은 디지털계산을 수행하는 디지털회로 요소로 이루어진다. 그것은 또한 음성코일 모우터에 대한 적당한 애널로그 제어전류를 생성시키기 위해 일정한 디지털지령을 행하도록 조직되고 배열된 디지털-대-애널로그 장치를 갖는다. 후에 나타낸 바와 같이 절삭공구로 하여금 신뢰가능하게 CNC디지탈지령을 따르게 하는데 유리한 이 폐루우프 제어에 수반되는 특별한 관계가 있다.
본 발명의 전술한 특징, 이점 및 이익은 부수적인 것들과 함께, 첨부도면과 관련하여 후술되는 상세한 설명 및 청구범위에서 알 수 있다. 도면은 발명을 수행하는데 있어서 현재로서 예기되는 최고의 양식에 따라 발명의 예시로서 바람직한 실시예를 나타낸다. 바람직한 실시예의 설명은 다음과 같다.
설명할 본 발명 원리는 아마도 제1도 내지 제5도를 참조하여 개시한 일정한 관계의 설명을 먼저 함으로써 독자의 이해를 도울 수 있다.
제1도 및 제2도는 피스톤 스커어트를 표상하는 복소표면(20)을 예시하는 개략도이다. 제1도 및 제2도는 사실상 개략도이며 따라서 전형적으로 실제 피스톤의 크기에 비례하여 과장되어 있다.
표면(20)은 종축(22)으로 이루어지는 것으로 생각할 수 있다. 그것은 또한 단부도와 대표적인 단면을 둘다 나타내는 제1도를 고려하여 알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 절두체 원추형의 테이퍼형태인 것으로 생각할 수 있는 한편, 표면을 통한 실제 단면은 타원형이다. 표면(20)은 많은 가능한 방법 중의 어떤 하나로서 수학적으로 정의될 수 있다.
본 발명의 명시한 바람직한 실시예는 CNC를 이용하기 때문에, 표면(20)은 공간내의 한 세트의 불연속점들로서 정의된다. 이들 점은 3차원의 좌표로서 가장 편리하게 정의될 수 있는 데 여기에서 한 좌표는 방사상 데이터로부터 참조한 바와 같이 축(22)의 길이에 대한 각(角)위치를 나태나며, 또다른 좌표는 종방향 데이터로부터 참조한 바와 같이 축(22)의 길이에 따르는 종방향(즉, 축상)위치를 나타내고, 세 번째 좌표는 축(22)에 대한 방사선(radial)의 길이를 나타낸다. 편의상, 각좌표는 일반기호 θ로 표시하고 종방향 좌표는 일반기호 z로 표시하며, 방사선은 일반기호 r로 표시한다.
불연속점 정의에 있어서 정밀성의 정도는 사용한 점의 수와 당연히 관련된다. 환언하면, 분해능이 뛰어날수록 표면정의가 더 정확하다. 편의상, 축(22)주위에 총 n증분이 있어 각각의 각 증분은 360/n에 해당한다고 가정하자. 종방향으로, 증분은 전형적으로 아주 작아 일반적으로 천분의 1인치 또는 그 이하이다.
이것을 토대로, 각각의 z좌표에서 표면(20)은 축(22)에 대해 360/n 증분 각각에서의 방사선에 해당하는 데이터점들의 서브세트로 정의됨을 인정할 수 있다. 달리말하면, 각각의 z좌표에서의 부품표면정의는 360/n 방사선의 1차원 매트릭스로서 생각할 수 있다. 만일 m개의 종방향 증분이 있다면 전체표면은 방사선들의 2차원 n×m 매트릭스로 정의된다.
개시한 실시예에서 n=360이므로 축(22)에 대해 360개의 1도 증분이 있다. 환언하면, n은 축(22)의 길이를 따라 m개의 축상증분 각각에 대해 0에서 359에 달한다. m증분의 수는 부품을 따라 축상으로 통로를 만듬에 따라 부품의 선삭속도와 절삭공구의 축상 공급속도의 관계 그리고 또한 부품길이에 좌우된다.
제3도는 표면(20)의 이러한 수학적인 n×m매트릭스 정의를 예시한다. 복소피스톤의 경우에, 본 발명의 선삭기는 거친 피스톤상에서 작동하여 표면(20)의 크기와 형태로 스커어트를 절단한다. 선삭기는 제3도의 매트릭스로 나타낸 것과 같은 수학적표면 정의를 이용하여 피스톤에 대하여 절삭공구의 적당한 운동을 일으킨다. 이것이 달성되는 기구를 후의 기술에서 설명하기로 한다. 지금은, 부품표면정의 매트릭스가 절삭공구 운동을 설립하는데에 어떻게 사용되는지의 개략적 설명을 제4도 및 제5도를 참조하여 더 제공한다.
피스톤이 축(22)에 대해 선회함에 따라 축(22)에 대한 그의 각위치는 연속적으로 모니터된다. 축(22)에 관한 절삭공구의 각위치가 알려지고 절삭공구팁이 축(22)에 대해 방사선과 실질적으로 일치하여 진동하기 때문에 모니터한 각위치는 피스톤이 회전함에 따라 어떤 주어진 순간의 시간에서 절삭공구팁이 제공되고 있는 부품의 각(角)좌표를 구하는데에 사용될 수 있다.
마찬가지로 만일 절삭공구에 관한 부품의 종방향 위치가 연속적으로 모니터된다면 피스톤에 관한 절삭공구팁의 축상위치도 또한 어떤 주어진 순간의 시간에서 알려진다. 그러므로, 어떠한 주어진 순간의 시간에서 이들 조건들이 절삭공구팁에 나타나 있는 피스톤상에서의 점을 정의한다.
본 발명 선삭기는 작동하여 이들 조건들을 행하고 특별한 부품 프로그램이 CNC에 의해 실행되어 절삭공구를 적당한 방사상 위치로 연속적으로 위치를 정하여 피스톤 스커어트에서 원하는 표면이 절삭된다.
이 관계를 제4도를 참조하여 수학적으로 묘사하였다. 절삭공구의 방사상위치는 절삭공구 위치 프로화일이라 부르며, 부품표면정의 매트릭스와 부품에 관한 절삭공구의 축 및 각위치의 함수임을 나타낸다. 축 및 각위치는 물론 본래적으로 각각의 축 및 각속도에도 관계된다.
편의상, 작업편(부품)에 관한 작업공구의 z-축속도 또는 이송속도는 일정하다고 가정하고 또한 부품으로 절삭되는 표면은 제1도 및 제2도를 참조하여 기술된 것과 유사한 복소표면이라고 가정하자. 타원형 윤곽을 절삭하기 위하여 각각 180도의 부품회전에 대하여 절삭공구는 축(22)에 관하여 하나의 완전한 방사상 왕복운동(radial reciprocation), 즉, 하나의 완전한 진동을 만들어야 한다.
환언하면, 부품의 각 회전에 대하여 타원형 윤곽의 본성 때문에 공구는 방사상으로 안팎으로 2회 왕복하는 것이 필요하다.
설명을 더 편하게 하기 위해, 일반변수 x는 축(22)에 관한 방사상 절삭공구위치를 나타낸다고 가정하자. 부품의 원주둘레에 일단 360개의 데이터점들이 있는 제시한 실시예에 대해 절삭공구위치에 대해 360개의 데이터점들의 해당 시퀀스를 일으키도록 제어가 작동한다.
환언하면, 부품위치 매트릭스의 m번째 서브세트에 대해 제어는 변수 x에 대한 해당세트의 데이터점들을 일으키는데 즉, 절삭공구위치 프로화일을 발생시킨다.
제5도는 절삭공구의 진동하는 방사상운동에 대한 이들 x데이타점들의 관계를 도시한다. 만일 타원형 단면의 주축의 한 말단이 절삭공구팁에 제공되도록 부품이 원주상에 위치하는 것으로 가정한다면 절삭공구는 타원의 부축이 주축으로부터 90도이기 때문에 계속되는 90°부품회전에 걸쳐 방사상으로 안쪽으로 진행해야 한다.
90°부품회전은 90개의 데이터점을 제공하기 때문에 변수 x에 대해 발생한 해당세트의 90개 데이터점이 있으며 이들은 가상직선 선분(24)을 따라 일어남에 따라 제5도에 개시되어 있다. 타원형의 부축의 말단이 절삭공구팁에 존재할 때, 절삭공구는 다음 90도의 부품회전동안에 방사상으로 바깥쪽으로 이동시키기 위해 방향을 바꾸어야 한다.
부품회전 90과 179도의 사이에 부품표면을 정의하는 제2세트의 90개 데이터점들은 변수에 대해 해당세트의 90개 데이터점들을 일으키는 원인이 된다. 이들 90개 데이터점들은 제5도에서 가상선(26)을 따라 표시하였다. 방금 제공한 설명을 기초로, 독자는 절삭공구가 180도 부품회전의 동안에 하나의 완전한 진동을 실행했음을 인정할 것이다.
두 번째 진동은 그의 x개 데이터점들이 180도와 269도 사이의 부품회전에 의해 생기면서 선분(28)에 의해서와 270도 내지 359도의 부품회전의 사분원에 의해 생긴 x개 데이터점들로 선분(30)에 의해 묘사된다.
제5도는 설명할 목적으로 과장된 형태이며, 절삭공구의 각 진동은 점진적으로 증가하여 방사상으로 안쪽으로 이동하기 때문에 축상테이퍼가 부품에 부여되고 있음을 나타낸다. 이 테이퍼는 각 진동의 동안에 절삭공구팁 진행의 방사상의 가장 내부점을 통하여 가상선(32)을 그리고 방사상의 가장 외부점을 통하여 해당선(34)을 그림으로써 나타낸다. 만일 부품에 대한 테이퍼가 없다면, 선(32,34)은 축(22)에 평행할 것이다.
전체 부품표면 정의 매트릭스가 제어에 의해 진행되어 선회하면서 부품의 원하는 모양의 창조를 가져오면서 절삭공구에 해당 패턴의 운동을 생성시킨다.
제어에 의해 발생되는 x개 데이터점들은 절삭공구의 해당운동을 생성하도록 행해진다. 데이터는 디지털 형태로 제공될지라도, 기계적 및 전자적 성분을 둘다 포함하는 기계의 물리적 특성은 매끄러운 기계작용을 가져오도록 상호 작용한다.
이것은 증분의 적당한 선택을 통하여 달성되고 그리고/또는 시스템의 어떠한 성분의 특정을 통하여 달성되는데, 예를들면 전자공학에서 디지털 대-애널로그 변환이 사용될 수 있다.
절삭공구 조작이 어떻게 부품표면 정의에 수학적으로 관계되는지의 설명과 함께 기계자체의 상세한 것을 이제 생각해볼 수 있다.
제6도 및 제7도는 본 발명에 따라 선삭기(40)의 현재 바람직한 실시예의 전면적인 조직 및 배열을 일반적인 방법으로 도시한다. 드라이브(46)와 라이브센터 스핀들(48)에 의하여 알맞게 동축으로 척에 걸리고 축(44)에 대해 회전하는 부품(작업편)인 피스톤(42)의 스커어트를 선회시키는데 사용하기 위한 기계를 설명한다. 부품을 척에 걸고 회전시키기 위한 이 배열은 종래의 것이다.
드라이브(46)에 대한 회전은 서어보 모우터(50)에 의해 인도된다. 회전속도계(tachometer)(52)와 엔코더(54)는 기계(40)에 의해 이용되는 전기신호를 전개시키기 위한 서어보 모우터와 작용상 결합된다. 회전속도계(52)는 회전의 순간속도 즉, 선회속도를 대표하는 신호를 제공하는 한편, 엔코더(54)는 순간 회전위치를 표시하는 신호를 제공한다.
엔코더와 회전속도계는 종래의 장치이며, 회전하는 축의 위치 및 속력이 수학적으로 관계됨을 알고 있을지라도 단독센서 보다는 각각의 속도와 위치정보를 제공하기 위한 두 개의 분리된 센서를 이용하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
예로써, 엔코더(54)는 편리한 측정단위로 순간 회전위치를 표시하고 디지털 신호를 제공하는 디지털 장치일 수 있다. 편의상, 디지털 신호는 축(44)에 대해 회전의 1도 증분에 의하여 제공될 수 있고 이런식으로 기준원주점에 관하여 축(44)에 대해 회전함에 따라 피스톤(42)의 순간회전위치를 대표한다. 신호는 모든 완전한 회전을 반복하나, 회전의 동안에, 각1도 증분은 독특하게 확인된다.
라이브센터 스핀들과 부품 드라이브상의 피스톤(42)의 적당한 원주고정에 의하여 절삭공구(56)의 팁에 제공되어 있는 피스톤 스커어트의 원주상의 점은 엔코더(54)에 의해 제공된 신호와 항상 상호관계되므로 엔코더신호는 어떤 순간의 시간에 엔코더 신호가 절삭공구팁에 제공되어 있는 원주좌표를 독특하게 확인한다.
엔코더(54)로부터의 신호는 CNC제어(58)에 공급된다. 엔코더신호가 CNC제어(58)에 의해 작용되는 방식은 후에 설명하기로 한다.
회전속도계(52)로부터의 신호는 서어보 모우터(50)의 속력을 제어하는 서어보 증폭기(6)에 피이드백된다. 서어보 증폭기(6)는 폐루우프 제어에 이용된 속도 피이드백정보를 제공하는 회전속도계(52)와 서어보 모우터의 폐루우프 제어를 수행하는 종래의 구조이다. 서어보 증폭기(60)에 입력된 지령은 CNC제어에 의해 전달되고 선삭속도를 확립하게 된다.
전술한 도입부의 설명으로부터 알수 있는 바와 같이, 절삭공구(56)은 피스톤(42)의 스커어트를 따라 축상통과를 하도록 되며, 또한 동시에 스커어트에 편심을 부여하기 위해 축(44)에 관하여 작은 방사상 진동을 실행하도록 된다. 부품에 관한 공구운동의 축상성분은 축(44)에 평행한 방향으로 이송되는 슬라이드(62)에 의해 제공된다. 편의상, 이것은 z축으로 된다. z-축 이송은 어떠한 적합한 기계적 메카니즘 예를들면, 볼 나사와 너트에 의해 슬라이드(62)와 작동적으로 결합된 서어보 모우터(64)에 의해 수행된다.
서어보 모우터(64)는 종래의 장치이며, 그의 축위치와 속도는 회전속도계(52)와 엔코더(54)에 의해 서어보 모우터(50)를 모니터하는 유사한 방식으로 엔코더(66)와 회전속도계(68)에 의해 모니터된다. 회전속도계(68)와 엔코더(66)는 CNC제어(58)에 피이드백 정보를 제공한다.
CNC제어는 차례로 서어보 모우터(64)를 제어하는 서어보 증폭기(70)에 적당한 신호를 발행함으로써 서어보 모우터(64)의 폐루우프 제어부품을 형성한다.
CNC제어는 수반된 특별한 부품에 대해 적당한 z-축 이송속도를 확립하는 프로그램 입력을 받으며, 폐루우프 제어는 슬라이드(62)에 대한 적당한 z축 속도 즉, 피스톤 스커어트를 따라 축상으로 절삭공구(56)의 이송속도와 같은 서어보 모우터(64)의 속력을 제어하도록 작동한다.
절삭공구를 위한 운동의 방사상성분은 편의상 x-축 운동으로서 일컫게 되는데, 전자 및 기계성분을 포함하는 폐루우프 시스템에 의해 부여된다. 이들은 후에 상당히 더 상세히 기술하기로 한다.
제6도와 제7도를 참조하여, 그것들은 일반적으로 슬라이드(62)상에서 수행되는 선형모우터(72)를 포함하는 것으로 일반적으로 정의된다. 이런식으로, 결합된 z 및 x축 운동은 서어보 모우터(64)와 선형모우터(72)의 결합작용에 의하여 절삭공구에 부여된다.
선형모우터(72)는 절삭공구의 x-축 운동의 정확한 제어를 달성하는데 사용되는 또다른 폐루우프 제어시스템의 부품이다. 순간위치는 선형위치 변환기(74)에 의해 모니터되고 순간속도는 선형속도 변환기에 의해 모니터된다. 이를 두 변환기는 선형모우터(72)를 제어하는 서어보 증폭기와 폐루우프 제어(80)에 피이드백신호를 제공한다. 서어보증폭기와 폐루우프 제어(80)에 대한 입력지령은 고속데이타 링크(82)를 거쳐 CNC제어(58)로부터 받는다. 작동패널(78)은 CNC제어(58)와 관련되고 실행될 부품프로그램을 받도록 채택된다.
간단히, CNC제어(58)는 예로써 제1도, 제2도 및 제3도를 참조하여 상기한 바와 같이 발생할 부품표면을 정의하는 프로그램으로부터 발행하고 서어보 증폭기와 폐루우프 제어(80)는 지령을 행하여 공구 x-축위치의 원하는 제어를 달성하기 위해 선형모우터(72)에 해당 제어신호를 제공한다. 예를들면, 타원형 윤곽의 경우에, 서어보 증폭기와 폐루우프 제어(80)는 피스톤(42)의 각회전에 대해 절삭공구(56)의 두 진동을 발생시킨다.
제7도에서 알 수 있는 바와 같이, 절삭공구팁은 선형모우터의 중심선으로부터 약간 오프셋될 수 있으나 x-축 운동은 정확하게 또는 적어도 실질적으로 축(44)에 관한 방사선에 가깝다. 이런식으로, 절삭공구의 팁의 위치는 피스톤 스커어트에 부여되는 원하는 표면을 기술하도록 된다.
제8,9,10 및 11도는 x-축 운동이 절삭공구(56)에 부여되는 메카니즘을 상세히 도시한다. 메카니즘은 슬라이드(62)상에 어떠한 적합한 수단에 의해 장착되는 절삭헤드(82)로 이루어진다. 절삭헤드(82)는 함께 조립된 기판(84), 후방판(86), 상부 캡(88) 및 상부 커버(90)로 이루어지며 선형모우터(72)와 두 개의 변환기(74,76)를 위한 마감부재(enclosure)를 형성한다.
제8도와 제10도를 고려하여 알 수 있는 바와 같이 기판(84)은 수평바닥벽(92)과 수직측벽(94,96)으로 이루어진다. 따라서, 제10도의 x-축의 세로로 보이는 바와 같이 기판(84)은 일반적으로 u-형 단면을 갖는 것으로 생각할 수 있다.
제8도에서 보는 바와 같이 전방단부, 즉 오른쪽 단부에서 기판(84)은 상부 캡(8)으로 덮히고 후방, 또는 왼쪽단부는 상부 커버(90)에 의해 마감된다. 선형모우터(72)는 헤드의 후방부내에 둘러쌓이고 그것에 따라 작용하는 축(97)을 갖고 있다.
선형모우터(72)는 자석조립체(magnet assembly)(98)와 코일조립체(100)로 이루어진다. 자석조립체(98)는 환상형태이고 축(97)과 동심의 축을 갖는다. 코일조립체(100)는 또한 환상형태이고 자석조립체(98)와 동축이다.
자석조립체(98)는 기판(84)상에 장착을 위하여 제공하는 외부에 고정된 한쌍의 막대(bar)(104,106)(제10도 참조)를 갖는 일반적으로 환상형태의 프레임(102)으로 이루어진다. 이들 막대는 기판(84)의 선반(108,110)상에 두고 프레임(102)은 기판바닥면에 적합한 구멍을 통하여 통과하는 나사(112)에 의해 기판에 막대(104,106)의 나사구멍에 안전하게 부착시킨다. 자석조립체(98)는 프레임(102)내에 동심으로 배치된 자석(114)으로 더 이루어진다. 자석(114)은 둥근 환상형태를 갖고 프레임보다 더 작은 길이로 되어 있다. 이것은 축(97)과 동축이 되기에 적합한 방법으로 프레임내에 첨부된다.
자석조립체(98)는 프레임(102)에 부착된 단부판(116)에 의하여 후방 축단부에서 마감된다. 중심원통형 허브(118)는 단부판(116)으로부터 전방으로 돌출하여 장착되어 있다. 자석(114)과 협력하여 허브(118)는 둥근 환상 자유공간(120)을 규정하며 코일조립체(100)의 후방부가 배치되어 있는 환상 자유공간내에 있다.
코일조립체(100)는 그의 정면단부에서 캡(126)에 의하여 절삭공구 캐리지(128)에 부착된 둥근 관상벽(tubular wall)(124), 또는 보빈(bobbin)으로 이루어진다. 캐리지(128)는 차례로 캡(126)으로부터 전방으로 돌출되어 절삭공구(56)에 대한 적합한 절삭공구 마운트(13)를 포함하는 전방 단부에서 종결된다.
캐리지(128)는 축(97)과 일치하는 축을 갖고 제10도에 가장 잘 나타낸 바와 같이 정사각형 횡단면을 갖는 중공식 관상막대로서 도시되어 있다. 캐리지축은 x-축에 평행하고 캐리지는 선형모우터(72)에 의해 축상운동을 위해 배열되어 있다.
캐리지(128)는 로울러 세트들에 의해 헤드(82)상에서 정확히 안내된다. 로울러는 저마찰 장착을 위하여 제공되며 절삭하중을 반응시키기에 충분하여 절삭작용의 동안에 언제든지 절삭공구가 지령을 정확히 따를 수 있고 선회하는 부품상에서 원하는 표면을 절삭할 수 있다.
캐리지(128)를 안내하기 위한 로울러는 세트로 배열된다. 편의상, 이들을 수직작용 세트와 수평작용 세트라 부른다. 캐리지는 수직로울러 세트에 의해 수직적으로 한정되고 수평로울러 세트에 의해 수평적으로 한정된다.
수직세트는 제8도 및 제10도를 참조하여 하부 반-세트(132)와 상부 반-세트(134)로 이루어짐을 나타내는 것을 알 수 있다. 상부 반-세트(134)는 스프링으로 눌려있는 한편 하부 반-세트(132)는 그렇지 않다.
상부 반-세트는 4개의 개개의 둥근 로울러 또는 같은 크기의 바퀴(138)로 이루어진다. 이들 로울러 중 두 개는 후방축(140)의 단부에 있는 한편 다른 두 개는 전방축(142)의 단부에 있다. 후방축(140)은 전방 요오크(146)상에서 후방 요오크(144)와 전방축(142)상에 지지되어 있다. 두 요오크(144,146)는 후방 요오크(144)의 전방부분과 전방 요오크(146)의 후방부분사이에 축상으로 연장된 판스프링(leaf spring)조립체(148)에 의해 함께 결합되어 있다. 요오크에 판스프링 조립체의 부착은 판스프링 조립체의 구멍을 통해서와 요오크의 탭 가공구멍으로 통과하는 나사에 의해서와 같은 어떠한 적합한 방법에 의해서이다. 판스프링 조립체는 제10도에서 보는 바와 같이 중앙에 배치되어 있다.
판스프링 조립체는(150)에서와 같이 상부캡(88)의 아래쪽에 부착하기 위해 그의 길이의 중앙에 위치한 하나 또는 그 이상의 구멍으로 더 갖추어져 있다. 부착은 판스프링 조립체의 하나 또는 그 이상의 구멍을 통해서와 상부 캡(88)의 해당하는 탭 가공구멍 또는 구멍들로 통과하는 하나 또는 그 이상의 나사와 같은 적합한 방법에 의해 만들어진다. 스페이서는 필요에 따라 사용할 수도 있고 안할 수도 있다.
하부 반-세트(132)는 총 6개의 로울러(138)로 이루어진다. 이들 로울러중 2개는 후방에 있고 축(140)아래에 있는 축(156)상에 장착되어 있다. 하부 반-세트의 나머지 네로울러는 각각의 축(158,160)상에 쌍으로 배열되어 있다.
후방축(156)은 기판(84)의 선반(162)에 안전하게 고정되어 있다. 두 개의 전방축(158,160)은 일정량의 조정이 가능한 요오크(164)상에 있다.
한쌍의 구멍이 요오크(164)의 바닥표면과 이들 구멍으로 통과하는 해당하는 쌍의 나사(66)의 디지탈 단부에 제공되어 있다. 각 나사(166)의 상세한 것은 제11도에 나타나 있다. 나사의 디지털 단부는 (168)에서 둥글게 되어 있어 해당하는 요오크구멍의 절두체-원추형으로 테어퍼진 단부가 얹히는 베어링 표면을 제공한다. 나사를 기판(84)의 탭가공 구멍으로 끼워 넣어져 각 나사가 수직으로 조절될 수 있다 이런식으로, 네 로울러의 전방세트를 수직적으로 위치시키는 것이 가능하다. 일단 원하는 조절이 얻어졌을 때 나사를 잼너트(170)에 의해 잠근다. 나사와 잼너트는 통로를 얻기위해 요부(172)에 도입되는 적합한 절삭공구(도시되지 않음)를 거쳐 출입가능하다. 나사의 조절 및 로킹후 요부(172)는 적당한 플러그(172a)에 의해 닫혀질 수 있다.
따라서, 상부 반-세트(134)는 간격진 점들에서 캐리지상에 아래쪽 힘을 미치는 네로울러로 이루어지고 하부 반-세트(132)는 밑에 있는 지지체를 제공한다. 상부 캡은 로울러의 상부 반-세트를 수용하기 위해 네부면상에 형성되어 있다. 스프링 하중의 크기는 판스프링 특성과 그의 편향도의 함수이다. 어떤 주어진 구조의 특히 상세한 것은 스프링 힘이 하중 유발 편향도를 방지하기에 충분하면서 기대하는 절삭하중에 의존하게 될 것이다. 판스프링 조립체는 단독으로 또는 복수의 판으로 이루어질 수 있다.
이 배열은 안내와 하중 반작용의 목적으로 헤드상에 캐리지의 안전한 장착을 제공하며 여전히 캐리지로 하여금 최소의 저항으로 축을 따라 축상으로 왕복운동하게 한다.
수평세트로울러는 두 반-세트로 구성되며 캐리지(128)의 각 수평측면에 하나씩으로 이루어지는 점에서 수직세트에 유사하다. 제10도에서 보는 바와 같이, 한 반-세트(174)는 오른쪽에 있고, 다른 반-세트(176)는 왼쪽에 있다.
반-세트(174)는 방금 기술한 하부 반-세트(132)에 유사하고 반-세트(176)는 상부 반-세트(134)에 유사하다. 수평세트의 10개의 로울러 각각은 참고번호(178) 그리고 반-세트(176)에 4개의 로울러(178)가 있도록 배열된다.
반-세트(174)의 6개의 로울러는 하부 반-세트(132)의 6개의 로울러(138)와 정확히 같은 방법으로 배열되어 있는데, 다시 말하면 한쌍은 후방의 요오크상에 있고 다른 두쌍은 전방 요오크상에 있다. 전방의 쌍들은 요오크(164)가 수직적으로 위치할 수 있는 것과 같은 방법으로 캐리지축에 관하여 옆으로 위치할 수 있다. 반-세트(174)의 두 개의 전방 로울러쌍을 옆으로 위치시키기 위한 두 개의 나사와 잼너트는 참고번호(182)와 (184)로 각각 지칭한다. 적당한 조절과 로킹을 한 후, 기판(84)의 외부에 부착된 커버판(186)에 의해 출입이 금지된다.
반-세트(176)는 기판(84)의 측벽(94)에 그 길이의 중앙에 부착된 판스프링 조립체(188)로 이루어지는 상부 반-세트(134)와 같은 방법으로 스프링으로 눌려있다. 이 배열로, 수평세트는 안내와 하중 반작용의 목적으로 수평적으로 캐리지(128)을 국한시키나, 여전히 캐리지로 하여금 최소의 저항으로 축상으로 왕복운동하도록 한다.
보호밸로우즈(190)는 절삭작용이 일어나는 면적에서 캐리지 둘레의 헤드의 내부를 밀봉하는데 기여한다. 벨로우즈는 캐리지(128)의 전방 단부둘레에서 밀봉하는 방식으로 들어맞고, 밀봉하는 방식의 헤드(84)전면에 장착고리(192)를 거쳐 부착하는 층 4면(layer-fourside)후반구멍에 후방으로 연장하는 전방단부에서 더 작은 4면구멍으로 이루어진다. 벨로우즈는 보호의 목적으로 튼튼하고 내구성있는 물질로 구성되나 여전히 헤드상의 캐리지의 병진운동에 중대한 제한을 가하지 않는 충분한 유연성을 갖는다.
선형모우터(72)를 이제 더 상세히 기술하기로 한다. 구리층(204)은 허브(118)의 외부와, 프레임(102)와 단부판(116) 사이의 연결부에 나타낸 바와 같이 위치한 유연한 구리고리(206)에 적용된다. 자석(114)은 편향되어 자유공간(120)을 통과하는 자력선을 발행한다. 매우 균일한 자기장이 자유공간(120)에 조성되며 그것은 코일조립체(100)의 전기코일(200)이 배치되는 이 자유공간내에 있다.
코일조립체(100)는 코일이 안전하게 배치되는 적당한 슬롯(202)으로 이루어질 수 있다. 코일은 전류로 에너지를 얻으며 전류의 크기에 의존하고 자유공간(120)에서 자석(1140)에 의해서 조장된 자기장과 코일에 흐르는 전류에 의해 조장된 자기장간에 어느정도 상호작용이 있게 된다. 결과는 축상힘이 코일에 가해지고 따라서 또한 전체 코일조립체와 캐리지에 미친다. 이 힘은 위치설정이 코일(200)에 도입된 전류크기의 함수이면서 캐리지를 선택적으로 위치를 정하는 데 효과적이다. 환언하면, 코일(200)의 전류를 조절함으로써 캐리지(128)의 운동도 또한 조절되고, 따라서 본 발명에서 절삭공구의 왕복운동은 코일(200)의 조절에 의해 조절된다. 코일(200)로부터의 선들은 플러그(203)에 확장되는 데 그것을 거쳐 제어부에 연결이 된다.
선형모우터(72)와 관련된 두 센서(74,76)도 또한 헤드(82)의 내부에 포함된다. LVT센서(76)는 단부판(116)과 허브(118)에 적합한 구멍을 통하여 동축으로 삽입되는 관(210)에 배치된 코일(208)로서 구체화된다. 단부판과 허브의 구멍은 관과 코일의 OD보다 더 클 수 있고 따라서, 부싱(212)은 관을 안전하게 지지하기 위하여 단부에서 사용될 수 있다.
코어(214)는 관(210)내에 배치되고 막대(216)에 의해 캡(126)에 연결된다. 선형 모우터(72)에 의한 캐리지(128)의 왕복운동은 관(210)과 코어(214)의 유사한 왕복운동을 일으킨다. 이것은 순간속도에 해당하는 신호를 코일(208)에 전개시키고 코일은 납선(lead wire)을 거쳐 플러그(218)에 연결되는데 그곳을 거쳐 제어부에 연결이 된다.
LPT센서(74)는 더 전방에 위치한다. 이 센서는 매우 미세한 분해를 할 수 있는 고정밀도 장치이다. 이러한 장치의 예는 헤이덴하임(Heidenhaim)센서이다. 이것은 캐리지(128)에 부착된 격자 형태의 스케일(220)과, 스케일(220)에 마주 대하여 헤드(82)내에 고정장착된 감지헤드(222)로 이루어진다. 납선은 감지헤드(222)로부터 LPT신호를 제어부(80)에 전달하는 플러그(224)까지 연장된다.
헤드내에 또한 위치한 두 개의 추가센서가 있다. 한 센서는 캐리지를 위한 홈위치를 확립하기 위한 홈 센서이고 다른 하나는 스케일(220)이 감지헤드(222)상에서 작용중일 때 감지를 위한 온-스케일 센서이다(이들은 제12c도에 개략적으로 도시되어 있으며 후에 기술된다).
헤드상에서 캐리지(128)의 진행범위는 복소선삭작용이 행해지는 제한범위보다 크다. 따라서, 정밀 LPT센서(74)는 캐리지의 총진행가능범위의 제한된 크기에 걸쳐서만 작용한다. 선삭조작의 개시시에, 캐리지는 홈위치로부터 실제 선삭이 일어나는 위치로 전방으로 연장되어 있다. 이점에 있어서, 홈센서와 온 스케일센서는 적당한 제어기능을 제공하여 이로써 캐리지는 타임센서(74)가 제어를 수행하고 정밀 선삭작용이 행해지는 온 스케일에 올 때까지 홈위치로부터 빠르게 전진할 수 있다. 정밀 선삭작용의 마지막에 임하여 캐리지는 홈위치로 빠르게 후퇴될 수 있다.
캐리지의 진행범위는 크래시스톱(crash stop)(230,232)에 의해 제한된다. 이들 크래시스톱은 캡(126)상에 작용하기 위해 헤드(82)내에 배열된다. 스페이서 부재(234)는 프레임(102)과 상부 캡(88)의 후방 단부벽 사이에 부착된다. 크래시스톱(230)은 스페이서 부재(234)의 내부가 상부캡(8)의 단부표면을 인접하는 헤드(82)내에 부착되어 있다.
다른 크래시스톱(232)은 축과 동심으로 허브(118)의 전방단부에 장착된 둥근 환상부재(236)의 형태로 되어 있다. 캡(126)으로부터 코어(214)으로 연결하는 막대(216)는 크래시스톱(232)을 통하여 중앙을 통과한다. 캐리지의 후방 진행은 캡(126)의 후방 축상면의 크래시스톱(232)과의 인접에 의해 제한되고, 전방 진행은 캡(126)의 전방 주변에서 모(chamfer)의 크래시스톱(230)과의 인접에 의해 제한된다. 크래시스톱의 목적은 캐리지의 바람직하지 못한 과도진행을 방지하는 것이며 보통의 기계작동시에는 그들은 움직이지 않는다. 오히려 그들은 부적당한 제어가 코일(200)에 도입될 때와 같은 때에 움직이는 데 그렇지 않으면 코일은 바람직하지 못한, 손상 가능성이 있는 과도진행을 일으키게 된다.
모두 세 개의 플러그(203,218,224)가 상부 커버(90)에 장착되고 각각은 제어부에 회로연결이 되는 해당하는 연결자와 짝을 이룬다.
상부 커버는 배면에서 헤드의 내부로 접근을 위해 편리하게 이동할 수 있도록 나사에 의해 부착된 성형된 부품이다. 헤드구조의 나머지는 캐리지와 음성코일 모우터를 지지하기 위해 튼튼한 부품으로 구성된다. 사용시, 헤드(82)는 밀폐된다. 내부에 일정한 공기순환을 제공하되 바람직하지 못한 오염이 없도록 하여 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 입구와 출구(도시되지 않음)에 의해서, 예를들면 여과된 공기가 순환되는 매체이면서 기판(92)을 통하여 행해질 수 있다. 여러 가지 구성부품을 헤드를 구성하기 위해 종래의 방법으로 함께 조립한다. 조립후, 캐리지 운동이 의도하는 통로를 따르는 것을 보증하기 위해 로울러의 조절이 전형적으로 요구될 것이다.
헤드상의 캐리지의 배열을 위해 한쌍의 구멍(242,244)을 제공하도록 이들은 배열을 수행하는 데 사용되는 지시계 또는 다른 장치를 부착하여 사용할 수 있다. 일단 로울러의 조절에 의해 원하는 배열이 얻어졌으면 잼너트의 대신에 조절나사를 잠근다.
캐리지의 질량과 캐리지와 함께 움직이는 부품들에 대한 염려때문에 그들은 티탄과 같은 고강도 경량물질로 만들어진다. 자기장에 대한 최고의 가능한 특징들을 얻기 위하여 자석(114)은 사마리움 코발트(Samarium cobalt)와 같은 합금으로 구성된다.
선삭조작의 동안에, 코일(200)의 전류는 캐리지와 절삭공구의 원하는 진동운동을 조장하도록 하는 식으로 조절된다. 따라서, 코일의 제어전류는 원하는 진동운동에 해당하는 진동성분을 포함하게 된다. 정확하게 이 진동전류가 어떻게 전개되는지는 제12a,12b 및 12c도와 확실한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있다.
제12a,12b 및 12c도는 함께 생각해야 하며 더 상세한 개략도로 구성되어 있다. 먼저 제12c도를 보면, 선형모우터(72)와 센서(74와 76)를 개략적으로 묘사하고 있음을 관찰하게 된다. 또한 앞서 언급하였고 이제 각각 참고번호 302와 304로 표시한 홈센서와 온스케일 센서도 개략적으로 묘사되어 있다. 이들 두 센서는 각각의 증폭기(306,308)를 갖고 증폭기(310)는 또한 LVT센서(76)와 관련된다.
방금 기술한 이들 성분은 헤드(82)내에 모두 포함된다. 그들의 제어부(80)와의 작동상의 맞물림은 플러그(203,218,224)를 거친다. 선(312,314)은 선형모우터(72)를 제어부(80)와 연결하는 데 제공된다. 선(316,318,320,322,324,326)은 각종 센서를 제어부와 연결한다. 제어부(80)는 릴레이 랙(relay rack)부분(328)과 전자부분(329)을 포함한다. 헤드(82)로부터의 선 몇개가 릴레이 랙(328)의 장치들에 연결되는 한편 다른 선들은 전자부분(329)으로 통과한다.
릴레이 랙(328)은 제어장치(330)와 전력증폭기(332)를 포함하는데 이들은 둘다 선형모우터(72)에 관련되어 있다. 제어장치(330)는 이동성 접점(336)을 제어하는 릴레이 코일(334)로 이루어진다. 선(312)은 이동성 접점(336)에 연결되고 접점은 다음 방식으로 코일(334)에 의해 제어된다.
코일(334)의 한 조건으로, 접점(336)은 전력증폭기(332)로부터 인도되는 선(338)에 연결(도시된 바와 같음)되어 있다. 환언하면, 코일(334)의 이 조건에서, 전력증폭기(332)는 선형모우터(72)를 제어한다.
코일(334)의 또다른 조건으로 작동될 때, 접점(336)은 전압 참고부호 V로 쓰이는 또다른 선(350)에 대한 연결선(312)으로 이동된다. 이 조건에서, 전압(V)은 절삭공구의 후퇴를 일으키면서 선형모우터를 제어한다.
선(342,344)은 제어장치(330)와 전력증폭기(332) 각각으로부터 연장된다. 선(342)은 모우터 과전류 처리 장치지령(348)으로부터 선(346)에 연결된다. 모우터 과전류 처리장치 지령(348)은 코일(334)의 조건을 제어하고 따라서, 모우터가 전력증폭기(332)에 의해서 또는 전압(V)에 의해서 작동되고 있는지를 제어한다.
선(344)은 선(350)에 연결되는데 그곳을 거쳐 지령신호가 전력증폭기(332)에 공급된다. 전력증폭기(332)는 제12c도에 나타낸 조건에 있으면서 접점(336)에 의해 모우터(72)에 연결될 때 선(350)에 의해 공급된 지령신호는 모우터를 제어한다.
선(346,350)에 전력증폭기와 제어유닛트의 연결은 연결자와 플러그(352)을 거치는데, 이것은 릴레이 랙부분(328)과 전자부분(329) 사이에 다른 선들을 위한 추가 연결을 제공하는 것으로 나타나 있다.
릴레이 랙부분(328)은 또한 센서(74)와 협력하여 관련되어 있는 증배기(354)를 포함한다. 세 선(318,320,322)은 증배기(354)로의 입력선이며 증배기(354)로부터 세 출력선(356,358,360)이 있다. 이들 후자의 선들(322)은 연결자와 플러그(352)를 통하여 각각의 선(362,364,366)에 연결된다.
센서(74)는 스케일이 감지헤드를 지나 움직임에 따라 선(318,320,322)상에 출력신호를 제공한다. 선(318,322)은 것로 90도 위상이 떨어져 있는 각각의 방형파(squarewave)를 전달한다. 두 신호의 주파수는 이동속도에 관계되고 속도에 대한 거리의 수학적 관계 때문에 위치정보가 또한 제공된다. 상대적인 90도 위상조정을 포함함으로써 라인(318,322)에 의해 전달된 두 신호도 또한 방향정보를 포함한다.
채널(320)을 거쳐 전달된 신호는 스케일을 따라 지정위치를 나타내는 기초위치 마아커신호이다. 이 위치는 절대 기준위치로서 사용된다. 증배기(354)는 분해능을 향상시키기 위해 신호를 작용시킨다. 증배기(354)는 센서(74)를 제조하는 같은 회사에 의해 또한 제조되는 표준장치이다.
선(368,370)은 각각의 선(324,326)으로 연결자와 플러그(352) 를 거쳐 연결된다. 따라서, 제12c도는 일반적으로 제7도의 일반화된 블록다이어그램과 관련성분의 앞의 설명에 관한 것이다. 이제 제12a도와 제12b도를 참조하여 제어부(80)의 더 상세한 점에 집중하기로 한다.
제12a도에서, 멀티버스(380)는 고속데이타링크(82)를 거쳐 CNC(58)로 제어부(80)에 많은 장치를 제공하는데 제어부는 일반적으로 데이터 수신기(382), 어드레스 디코딩(384) 및 제어부(386)로 이루어짐을 도시하고 있다. 멀티버스(380)로의 입력은 디지탈형태이고 데이터정보, 어드레스정보 및 제어정보를 집합적으로 정의한다.
예를들면, 데이터정보는 캐리지의 위치선정을 지령하기 위해 x-축 위치정보를 나타내며 ; 어드레스 정보는 데이터정보 또는 제어정보를 받게되는 제어부(80)내에 특별별한 장치를 확인하며 ; 어드레스 정보와 연결하여 제어정보는 제어부(80)내의 데이터정보의 흐름을 제어하거나, 또는 제어정보는 특정장치로 직접지령을 발행할 수 있다.
블록라벨(block laveled)된 명령래치(388)는 데이터를 걸 수 있다. 이들 장치는 제12a도에 일반적으로 묘사했고 제어의 실제 부하에 있어서는 멀티버스(380)에서 받은 입력이 적당히 이용되도록 각종 장치를 연결하는 특정한 선들이 있음을 인정하여야 한다.
제12a도를 계속 언급하여, 이제 캐리지의 x-축 제어가 어떻게 달성되는지 설명하기로 한다. 절삭공구 x-축 위치를 나타내는 입력데이다는 위치버퍼래치(position buffer latch)(400)에 대한 입력이다.
위치버퍼래치(400)는 선행 위치래치(404)에 자체를 차례로 연결하는 전류위치래치(402)에 차례로 연결한다. 작동시 입력데이타의 흐름은 래치(400)에서 래치(402)로 또 래치(404)로 연속한다. 환언하면, 데이터는 앞의 래치에서 잇다른 래치로 연속해서 이동한다. 속도는 피스톤이 들어가고 있는 속도와 n값의 함수이다. 만일 n=360이고 피스톤 회전속도가 40r.p.s.라고 가정한다면 그때 데이터흐름의 속도는 14400hz이다. 따라서, 래치(404)의 출력은 디지탈형태로 순간요구위치를 제공하면서 채널을 형성하는 것으로 생각할 수 있다.
디지탈-애널로그변환기(DAC)(406)는 디지탈 요구위치를 애널로그로 요구위치로 변환시킨다. 이것은 가산접점(summing junction)(408)에 입력으로서 공급된다. 편의상, 순간요구위치는 x1으로 지칭될 것이다.
게이트(410)는 ＂프로세서＂와 ＂인터럽트＂라고 불리우는 두 개의 입력을 받는다. 게이트의 출력은 차례로 래치(402,404)에 연결된다. 보통의 선삭작용하에 데이터는 방금 설명한 방식으로 채널을 통하여 연속해서 통과한다. 그러나, 어떠한 조건은 방해를 가져오게도 할 수 있고 이것은 래치(402,404)를 작용시키면서 게이트(410)의 가속에 의해 행해진다.
프로세서와 인터럽트신호는 CNC(58) 및/또는 제어패널(78)로부터 받은 제어신호를 나타낸다. 래치(402)의 출력은 디지탈 감산회로(412)의 하나의 입력에 공급되는 한편 래치(404)의 출력은 디지탈 감산회로의 다른 입력에 공급된다. 디지탈 감산회로는 두 신호를 감하여 두 래치(402,404)에 의해 기록된대로 현위치와 선행위치 사이의 차이에 해당하는 출력신호를 산출한다. 어떠한 순간에, 디지탈감산회로(412)의 출력은 지령되는 x-축 운동의 다음의 증분의 크기를 나타낸다.
회로(412)의 출력은 DAC(416)에 입력으로서 공급된다. DAC(416)에 대한 기준입력은 제2DAC(414)로부터 공급되고 이 제2DAC는 일정한 데이터를 받는다. DAC(416)로부터의 출력신호는 적분기(418)와 회로(420)에 둘다 공급된다. 적분기 출력은 가산접점(408)의 제2입력에 연결된다. 회로(420)의 출력은 더이상의 가산접점(422)의 입력에 연결된다(제12b도 참조). 가산접점(408)의 출력은 또한 가산접점(422)에의 입력이다.
적분기(418)를 포함하는 회로는 일정한 조건에 따라서 선택적으로 사용된다. 근본적으로, 사용할 때 평활기능을 수행하도록 되어서 이로써 가산접점(408)은 캐리지의 더 평활한 운동을 가져오게 될 요구위치 ＂평활함＂을 구성하는 것으로 생각될 수 있다.
회로(420)는 x1상에서 이동기능 sK2를 수행하는 데, s는 서어보 메카니즘의 수학적 설명에 사용되는 라플라스 연산자를 위한 널리 인정되는 기호이다.
회로(420)는 기본 요구위치에 대한 캐리지의 반응을 향상시키기 위해 전방공급신호를 제공한다. 기본요구위치는 가산접점(408)을 통하여 가산접점(422)상에 연결하는 래치(404)로부터 DAC(406)로 전달된다. 위치피이드백은 가산접점(422)에서 감해지며 위치 피이드백이 어떻게 전개되는지는 후에 설명하기로 한다.
DAC(406)는 x1상에서 작용하는 이득 K1를 갖는다. 그러므로, 적분기(418)가 작동되지 않는다면 가산접점(422)에 대한 입력신호는 (K1+sK2)x1이다.
위치 피이드백신호는 가산접점(422)에서 감산하여 제어선형모우터(72)에 사용된 위치 에러신호를 생산하는 것은 이 신호로부터이다.
증배기회로(354)는 라인(362,364,366)을 거쳐 수신기(424)에 연결한다. 수신기(424)로부터 출력라인(426)은 기준 업/다운 계수기(fiduciary up/down counter)(428)에 대한 입력이다. 수신기(424)로부터의 두개의 다른 라인(430,432)은 방향 논리회로(434)에 대한 입력이다. 라인(432)은 또한 계수기(428)의 입력에 연결된다. 방향논리회로(434)의 출력라인(436)은 계수기(428)의 또다른 입력에 돌아온다.
기준 업/다운 계수기(428)는 제로기준이라 불리우는 절대기준점을 고정시키려 한다. 제로기준은 앞서 설명한 바와 같이 라인(358)에 전개되고 라인(364)에 전해진 마아커(marker)신호의 감응에 의해 고정된다. 마아커가 일어날 때 기준 업/다운 계수기회로(428)는 제로부터 계수하기 시작하여 계수는 기준제로로부터 개리지의 진행의 측정이 될 수 있게 한다.
방향논리(434)는 적당한 계수의 방향을 제공하여 계수기가 x-축을 따라 양쪽방향으로 캐리지 진행을 성실하게 따르도록 한다. 마아커는 기계상에 절대기준을 구성하기 때문에 제어는 이제 절대기준에 관계된다.
절단 개시위치 레지스터(440)는 선삭작용이 시작되는 절대위치를 구성하는 데이터로 사전부하(preload)시킨다. 이 사전부하는 부주의로 절삭공구가 부품에 빨려들어가는 것을 회피하기 위해 절삭작용의 시작이 부품에서 약간 떨어지도록 선삭이전에 부품의 예상크기를 고려하여 전형적으로 고정시키게 된다.
레지스터(440)의 절삭개시위치 데이터는 비교회로(442)에 희해 기준 업/다운 계수기(428)에 기록된 순간위치와 비교된다. 비교회로는 절단 업/다운 계수기(446)로 하여금 일단 캐리지가 레지스터(440)에 사전 부하된 오프셋을 횡단한 캐리지 진행을 따르기 시작하게 하는 출력라인(444)을 갖는다. 이로써 계수기(446)는 계수기(428)의 절대 지준에 대하여 절삭개시위치 레지스터(440)에 사전부하된 오프셋을 고려한다.
두 계수기(428,446)로부터의 출력은 각각 래치회로(452,454)각각에 공급된다. 래치회로는 CNC에 유용하게 만든 멀티버스에 정보를 제공한다.
계수기(446)의 출력은 절삭 개시위치로부터 캐리지의 진행을 나타내기 때문에 폐루우프 제어를 위한 위치 피이드백 정보를 제공하는데 사용할 수 있다. 이 위치 피이드백은 x0로서 제12b도에 표시되어 있고 이들 Kp를 갖는 DAC(456)에 공급된다.
DAC(456)으로부터의 출력은 오프셋으로부터 측정한 대로 순간 캐리지위치의 애널로그 측정이다. 이 정보는 전달함수
Figure kpo00001
를 부여하는 회로(458)에 의해 처리되고 차례로 가산접점(460)의 하나의 입력에 연결된다.
센서(76)로부터의 속도피이드백과 그의 증폭기(310)는 증폭기(462)를 통하여 전달함수
Figure kpo00002
를 부여하는 회로(464)에 전달된다.
결과신호는 또한 가산접점(460)에 공급된다. 가산접점(460)에 대한 두 입력신호의 합은 위치 피이드백 루우프를 닫기 위하여 가산접점(422)에서 K1x1로부터 감산된다. 따라서 위치피이드백은 원리상 위치정보로 구성될지라도 그것은 또한 속도정보의 성분을 포함한다.
가산접점(422)으로부터의 에러신호는 접촉부(450)를 통하여 더 이상의 가산접점(466)에 공급된다. 접촉부(450)는 장치(448)에 의해 조절되며 이점에 관하여는 장치(448,450)는 둘다 도면의 전기기계적 묘사일 수 있을 뿐만 아니라 솔리드상태일 수 있다. 장치(448)는 계수기(446)의 작동함에 의해 활성화되고 활성화되었을 때, 접촉부(450)로 하여금 가산접점(422)으로부터 가산접점(466)으로 연속성을 제공하도록 된다. 이것은 선삭조작의 초기에 폐루우프 위치제어의 개시를 나타낸다.
증폭기(462)로부터의 속도 피이드백은 또한 가산접점(466)의 감산입력에도 공급되고 가산접점의 출력은 증폭기(468)에 공급된 에러신호이다. 전력증폭기(332)의 지령을 차례로 공급하는 것이 이 증폭기(468)이다.
가산접점(408)으로부터의 신호로부터 가산접점(460)으로부터의 신호를 감산함으로써 위치 에러신호가 조작되는 곳이 가산접점(422)에서이다. 적분기(418)가 작동하지 않는다고, 가정하면 가산접점(422)에 대한 요구위치는 DAC 406으로부터의 신호 K1x1와 회로(420)로부터의 신호 sx1K2의 합계이다.
가산접점(422)에서 요구신호로부터 감산된 피이드백신호는
Figure kpo00003
이다.
여기서 Kp는 위치 피이드백 게인을 나타내며, Kv는 속도 피이드백 게인을 나타내며, x0는
Figure kpo00004
인데, 여기서 v는 순간속도를 나타낸다.
위치 에러신호는 다음의 조건을 만족시키는 원인이 된다.
x1K1-x0Kp0+sx1K2-sKv2x0=0
여기서 Kp0=
Figure kpo00005
그리고 K2=K1(Kv2/Kp0)
다음의 관계식
T=Kv/Kp
을 만족시키도록 파라미터 T를 선택함으로써와 또한
Figure kpo00006
로 놓음으로써 특히 유리한 관계식을 얻는다.
이들 관계를 만족시키기 위한 개개의 회로성분의 선택은 전자 및 서어보 매카니즘 디자인에 사용된 종래의 디자인기법을 통해 달성된다.
스위치(450)가 가산접점(422)의 출력을 가산접점(466)의 입력에 결합되는 위치에 있을 때, 제어부는 작동의 위치 제어모우드를 가정하고 부품상의 정밀 선삭작동의 동안에 사용되는 것이 이 모우드이다.
전술한 설명과 도면을 고려하여, 위치제어 작동모우드에 있어서, 속도 피이드백을 제공하는 마이너 피이드백 루우프도 또한 위치에러신호를 수정하도록 작동된다. 이 수정은 가산접점(466)에서 일어나고 선형모우터(72)의 해당하는 제어를 실행하기 위해 전력공급원(332)을 차례로 작용시키는 증폭기(468)에 에러신호입력을 일으킨다.
부품에 대한 작동시퀀스의 동안에, 위치제어 작동모우드는 단지 일부의 시간에서만 활성일 수 있다. 전형적인 작동시퀀스는 홈(home)으로부터 전진하거나 또는 부품을 향하여 후퇴된 위치의 캐리지를 수반하는데 단지 절삭공구가 부품과 밀접하고 가깝게 가져온 후에만 실제 선삭작동은 시작되도록 되어 있다.
홈 위치로부터 부품과 떨어진 위치로 캐리지 전진범위에 걸쳐 제어부는 단지 속도 피이드백 루우프만 활성인 속도제어 모우드에서 작동한다. 속도 제어모우드에 있어서, 스위치(450)는 CNC로부터 받고 가산접점(466)에 대한 DAC(470)에 의해 애널로그신호로 전환된 요구 속도신호를 행하도록 작동된다.
요구속도는 특별한 부품 프로그램에 의해 세트된다. 부품 프로그램은 또한 오프셋을 나타내는 데이터로 절삭 개시위치 레지스터를 세트하거나 또는 위치제어 작동모우드가 시작되는 점을 세트한다.
절삭공구가 속도 제어작동 방식이면서 부품을 향해 절삭공구와 캐리지가 전진함에 따라 기준마아커가 위치센서(74)에 의해 발행되어 절대기준점을 제어부로 세트시킨다. 속도 제어모우드는 오프셋이 가로 이동될 때까지 계속하게 된다.
일단 오프셋이 가로 이동되었을 때, 위치제어모우드는 업/다운 절단계수기(446)가 활성이 되는 시간에서 시작하고 접촉부(450)는 연결되어 DAC(470)으로부터의 신호대신에 가산접점(422)으로부터 가산접점(466)으로 신호를 행한다.
CNC제어부로부터 받고 제어부(80)에 의해 작용하는 위치데이타는 선형모우터(72), 따라서 캐리지와 절삭공구의 폐루우프위치제어를 실행하기 위해 입력위치 지령이 발생되도록 한다. 이 점에 관하여, 위치지령은 위치엔코더(54)에 의해 제공되는 바와 같이 피스톤의 회전과 상관되고 따라서 공구는 예를들어서 타원형 윤곽을 선삭시키는 데 있어 캐리지는 피스톤의 각 회전당 두 개의 진동을 실행하는 원인이 되는 제4도를 참조하여 상기한 바와 같이 통로를 따르는 원인이 된다. 제어부는 원하는 윤곽이 피스톤 스커어트에 부여되도록 요구위치에 대한 절삭공구의 신뢰성있는 대응을 보증하기 위해 작용한다. 과정은 캐리지가 홈 위치로 후퇴할 수 있는 시간에서 프로그램이 실행될 때까지 계속한다.
선삭작용은 효율성과 정확성있게 행해진다. 제어전자학과 기계적 메카니즘간의 상호작용은 공구팁이 부품에 원하는 윤곽이 조성되도록 가깝게 추적할 수 있게 하는 반응을 달성하는 한편 부품은 비교적 고속으로 회전하고 있다. 더욱이, 이것은 기계의 성능에 바람직하지 못한 편향, 공구채터(chatter) 또는 기타 장애가 없이 달성되며, 선형모우터와 연결하여 헤드의 기계적 구조는 이 현저한 성능이 달성될 수 있게 하는 데에 특히 유리하다.
본 발명의 유리한 특징은 절삭공구가 최종 정확성이 피스톤에 부여되는 마감작동을 수행하고 있을 때에 가장 쉽게 명백한데, 본 발명은 마감선삭이외의 작동을 행하기 위해 사용될 수도 있다.
예를들면, CNC의 적당한 프로그래밍에 의해, 절삭공구로 하여금 마감선삭이외에 반-마감선삭, 홈파기 및 다른 관계동작을 행하는 것이 가능하다.
그러므로, 본 발명 원리를 구체화하는 선삭기는 피스톤과 같은 부품의 선삭에 요구되는 모든 필요한 조작을 행하기위해 채택된다.
이들 조작은 CNC로 들어간 컴퓨터 프로그램에 의해 수학적으로 정의될 수 있기 때문에, 상당한 정확도 및 효율성의 진보를 가져오는 동시에 어떠한 중대한 변환이 없이도 다른 기하학적 필요를 부품을 생산하기 위해 기계가 융통성을 부여받는다. CNC는 제어부로 하여금 위에 정의한 기능을 실행하게 하는 종래의 방법으로 프로그램되는 종래의 장치이다.
이점에 관하여, 종래의 프로그래밍 기법은 부품 기하학의 지식과 선삭장치의 조직 및 배열을 기초로 작동 프로그램을 산출하기 위해 종래의 프로그래밍 기법을 사용한다. CNC는 고속 데이터링크(82)를 거쳐 제어부(80)에 신호를 제공하기 위해 실시간(realtime)토대위에 필요한 계산을 수행할 수 있다.
예를들면, 위에 적은 바와 같이, 14,400헤르쯔가 위치 데이터 전달의 전형적인 주파수일 수 있고, 수반된 전형적인 기하학을 위하여 메카니즘은 이 속도에서 정확히 입력을 따를 수 있다.
발명의 원리를 구체화하는 선삭기는 절삭공구로 하여금 신속하고 정확하게 빠르게 회전하는 부품과 상관되는 변화를 따를 수 있게 하는 성능을 나타낸다. 부품의 실제 프로화일에 의존하여, CNC로부터의 어떠한 주어진 갱신(updating)은 위치정보에 있어서의 변화를 포함할 수도 있고 안할 수도 있다.
예를들면, 둥근 형태가 축상테이퍼와 연결하여 조성되는 경우에 절삭공구의 방사상 위치는 피스톤 회전당 기껏해야 단지 한 번 변화하게 되고, 따라서 요구위치의 갱신은 사실상 부품의 회전당 단지 한 번 변하게 된다.
본 발명의 융통성은 즉시 명백해진다. 다른 위치형태를 선삭하도록 기계를 변화시키기 위해, 필요한 모든 것은 새로운 피스톤 기하학과 관련하는 새 프로그램으로 CNC를 부하시키는 것이다.
CNC는 절삭공구의 방사상 위치설정을 위한 적당한 지령신호를 제공하기 위해 엔코더(54)로부터의 피이드백신호와 관련하여 프로그램을 행할 것이다.
제12a,12b 및 12c를 참조하여, 명시한 대로 폐루우프 제어부는 절삭공구로 하여금 지령을 정확히 따를 수 있게 하는 수단으로 이루어진다.
선삭기의 기계적 구조는 비교적 간단하면서, 작은 변화에도 빨리 반응하는 능력과 관련하여 선삭작동을 행하는 강도를 지니는 이점을 갖는다는 것이 또한 관찰될 것이다.
전술한 설명을 토대로, 선삭기 구조의 상세한 것은 종래의 공학설계 및 제조과정에 따라 상술됨이 인정될 것이다. 예를들면, 판스프링 메카니즘의 특성을 제8,9 및 10도를 참조하여 도시한 바대로 기계의 조립된 상태에서 막대의 강력한 구속을 제공하기 위해 선택된다.
영향을 미치는 힘의 양은 언제든지 통상의 방법으로 작업편에서 절삭공구가 작동하고 있을때 절삭공구를 채터에서도 바람직하지 못한 편향을 방지하게에 충분하다. 그러나, 산출가능한 강력한 구속의 크기는 로울러 세트상에서 충분히 말기(roll)위해 캐리지의 능력으로부터 어떠한 중요한 방법으로도 줄이기에 불충분하다.
로울러의 막대와의 맞물림이 항복 가능하게 강력한 것으로 기술되어 있을지라도, 의도한 작동조건하에서 선삭기의 전형적인 사용은 로울러의 항복을 가져오지 않는다. 캐리지상의 로울러의 작용은 대칭적이어서 로울러의 산출성있는 강력한 작용에 의하여 캐리지에 바람직하지 못한 굽힘 하중이 생기지 않음이 또한 관찰된다.
캐리지에 대한 직사각형 단면의 막대와 막대의 평행한 반대표면에 작용하는 두 세트의 직각관계(90°떨어짐)로울러를 이용함으로써, 막대는 직선운동으로 정확히 안내된다.
상기한 바 두 세트의 직교관계 로울러 각각에 제공된 조정특징으로 진행라인은 수평선 뿐만 아니라 수직 평면에도 정확히 고정될 수 있다.
로울러 단독으로 이동하는 부품을 안내 및 구속하는 데 기여함이 또한 관찰되어야 한다. 환언하면 선형모우터의 전기자에 직접 작용하는 안내수단이 없다.
본 발명은 선삭기구의 중요한 발전이며, 한편으로 바람직한 실시예가 명시되어 있는데, 본 원리들이 다른 실시예에 적용가능함을 인정하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 가공시킬 부품(42)을 회전시키기 위한 스핀들(48)과, 저장된 부품 프로그램에 의해 정의되는 구조를 갖는 부품을 가공하기 위해 스핀들축(44)에 대해 방사상 이동하도록 선형모우터(72)에 구동되는 절삭헤드(82)를 갖는 형태의 선삭기에 있어서, 상기 선형모우터는 폐루우프 제어시스템(80)의 출력신호에 의해 제어되며, 선형모우터를 제어하기 위한 출력신호는 절삭헤드의 프로그램된 위치(400,402,404), 절삭헤드의 실제 방사상 위치(74) 및 절삭헤드의 실제 방사상속도(76)의 함수인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 수치제어(CNC)선삭기(40).
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐루우프 제어시스템은 절삭헤드의 프로그램된 위치의 함수인 요구제어신호(422)를 절삭헤드의 방사상 위치(458,74)와 절삭헤드의 실제 방사상속도(464,76)의 함수인 피이드백신호(460)와 비교함으로써 출력신호를 생산하는 것을 특징으로 하는 CNC선삭기.
  3. 제2항에 있어서, 요구제어신호를 유도하는데 사용하기 위하여, 스핀들의 각 위치와 절삭헤드의 축상위치의 상관관계를 기초로 프로그램된 방사상 위치신호를 발생시키기 위하여 폐루우프 제어시스템과 협력하는 CNC수단(58)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNC 선삭기.
  4. 제3항에 있어서, 폐루우프 제어시스템은 본 프로그램된 방사상 위치신호와 다음의 잇다른 프로그램된 방사상위치 신호의 함수인 요구제어신호를 생산하기 위한 피이드 포워드 신호 처리수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNC 선삭기.
  5. 제2항에 있어서, 폐루우프 제어시스템은 절삭헤드의 실제 방사상 위치와 실제 방사상 속도의 함수인 신호의 합(422)에 의해 피이드백 신호를 전개하는 것을 특징으로 하는 CNC선삭기.
  6. 제2항에 있어서, 폐루우프 제어시스템은 방사상 속도 신호의 네거티브 피이드백(466)에 의해 출력신호를 수정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNC선삭기.
  7. 절삭공구(56)의 위치가 회전부품(42)의 방사상 크기에 관하여 제어되고, 신호에 반응하여 선형운동을 생산하기 위한 모우터(72)와 고정부재(84)에 장착된 절삭공구 캐리지(128)로 이루어지는 형태의 CNC 선삭기(40)에 사용하기 위한 절삭헤드(82)에 있어서, 상기 절삭공구 캐리지(128)는 고정부재(84)와 협력하는 가동부재(128)를 포함하며, 상기 가동부재는 긴형태를 가지며 선형운동을 전달하기 위한 모우터에 한 단부가 결합되고 그의 다른 단부에서 절삭공구에 결합되도록 된 것이며, 상기 가동부재는 부품의 방사크게에 관하여 제어된 위치설정을 위해 고정부재상에 왕복미끄럼운동을 하는 것을 특징으로 하는 절삭헤드(82).
  8. 제7항에 있어서, 상기 절삭공구 캐리지(128)는 가동부재의 미끄럼운동을 용이하게 하기 위해 가동 및 고정부재와 협력관계로 배치된 베어링수단(138,178)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭헤드(82).
  9. 제8항에 있어서, 상기 베어링수단은 부품의 방사상 크기에 횡단하는 어떤 방향으로든 이동에 저항하도록 사전부하되어서 어떤 방향으로의 가동부재의 편향을 최소화하도록 되는 것을 특징으로 하는 절삭헤드(82).
  10. 제8항에 있어서, 소정의 기준위치에서 절삭헤드에 대하여 절삭공구 캐리지(128)를 정확히 위치시키기 위한 수단(166,182,184)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭헤드(82).
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